單片機課程設計---鍵盤按鍵識別及led數碼顯示

1、<p><b>　　單片機課程設計論文</b></p><p>　　設計題目：鍵盤按鍵識別及LED數碼顯示</p><p>　　系 院：信息工程學院</p><p>　　專 業：09計算機應用技術</p><p>　　姓 名：XXX</p><p>　　學 號：2

2、009010220</p><p><b>　　指導老師：XXX</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1節 課程設計任務書·············

3、3;············3</p><p>　　第2節 引言···················&

4、#183;················5</p><p>　　2.1 4*4矩陣式鍵盤系統概述·············

5、;·················5</p><p>　　2.2 本設計任務和主要內容·············

6、;··················6</p><p>　　第3節 系統主要硬件電路設計············

7、········7</p><p>　　3.1 單片機控制系統原理····················7</p>

8、<p>　　3.2 單片機主機系統電路····················7</p><p>　　3.3 矩陣式鍵盤電路······&

9、#183;·················8</p><p>　　3.4 譯碼顯示電路·············

10、;·············8</p><p>　　第4節 系統的軟件設計·················

11、83;········11</p><p>　　第5節 課程設計心得體會 ·····················

12、3;·16 </p><p>　　參考文獻······························

13、;········16</p><p>　　第一節 課程設計任務書</p><p>　　南 昌 工 程 學 院</p><p>　　課程設計（論文）任務書</p><p>　　信息工程學院 系 09計算機應用技術 專業 1

14、班</p><p>　　學生： XXX </p><p>　　日期： 自 2011 年 6 月 13 日至 2011 年 6 月 24 日</p><p>　　指導教師： XXX </p><p>　　助理指導教師(并指

15、出所負責的部分)：</p><p>　　教研室： 教研室主任： </p><p><b>　　第二節 引言</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　矩陣式鍵盤乃

16、是當今使用最為廣泛的鍵盤模式，該系統以N個端口連接控制N*N個按鍵，即時在LED數碼管上。單片機控制的據這是鍵盤顯示系統，該系統可以對不同的按鍵進行實時顯示，其核心是單片機和鍵盤矩陣電路部分，主要對按鍵與顯示電路的關系、矩陣式技術及設備系統的硬件、軟件等各個部分進行實現。</p><p>　　4*4矩陣式鍵盤采用AT89S51單片機為核心，主要由矩陣式鍵盤電路、譯碼電路、顯示電路等組成，軟件選用匯編語言編程。單片

17、機將檢測到的按鍵信號轉換成數字量，顯示于LED顯示器上。該系統靈活性強，易于操作，可靠性高，將會有更廣闊的開發前景。</p><p>　　2.1 4*4矩陣式鍵盤識別顯示系統概述</p><p>　　矩陣式鍵盤模式以N個端口連接控制N*N個按鍵，實時在LED數碼管上顯示按鍵信息。顯示按鍵信息，既降低了成本，又提高了精確度，省下了很多的I/O端口為他用，相反，獨立式按鍵雖編程簡單，但占用I

18、/O口資源較多，不適合在按鍵較多的場合應用。并且在實際應用中經常要用到輸入數字、字母、符號等操作功能，如電子密碼鎖、電話機鍵盤、計算器按鍵等，至少都需要12到16個按鍵，在這種情況下如果用獨立式按鍵的話，顯然太浪費I/O端口資源，為了解決這一問題，我們使用矩陣式鍵盤。</p><p><b>　　矩陣式鍵盤簡介：</b></p><p>　　矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，它

19、是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上設置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數就為N*N個。這種行列式鍵盤結構能有效地提高單片機系統中I/O口的利用率。</p><p>　　最常見的鍵盤布局如圖1-1所示。一般由16個按鍵組成，在單片機中正好可以用一個P口實現16個按鍵功能，這也是在單片機系統中最常用的形式，本設計就采用這個鍵盤模式。</p><p>

20、;<b>　　如圖1-1所示</b></p><p>　　圖2-1 鍵盤布局</p><p>　　隨著21世紀的到來，資源危機接踵而至?？焖傧碚麄€國家，這一狀況還將隨著時間的推移和社會的發展而更加嚴重。國家提倡資源節約型社會，資源危機已成為全球性的突出問題，利用科技手段緩解這一危機，將是人類主要的出路。</p><p>　　電子信息行業是人

21、類社會的高科技行業之一，是設施現代化的基礎，也是人類通往科技巔峰的直通路。電子行業的發展從長遠來看很重要，但最主要的還是科技問題。</p><p>　　國家設施的現代化的根本出路在于全面提高科技水平，現代的社會經營模式由傳統模式向現代化、高科技模式轉變，由粗放型向集約型方向轉變，必須要求科技有一個大的發展，進行一次新的技術革命。</p><p>　　矩陣式鍵盤提高效率進行按鍵操作管理有效方

22、法，它可以提高系統準確性，有利于資源的節約，降低對操作者本身素質的要求。是它能準確、實時、高效地顯示按鍵信息，以提高工作效率和資源利用率。</p><p>　　隨著計算機技術和電子科技的迅猛發展，計算機和電子產品的價格日益降</p><p>　　低，可靠性日益提高。本文旨在設計一套能對按鍵信息進行自動實時顯示的系</p><p><b>　　統。</

23、b></p><p>　　本設計任務和主要內容</p><p>　　本論文主要研究單片機控制的鍵盤識別顯示系統，分別對按鍵信息和顯示電路以及軟、硬件各個部分進行研究。</p><p><b>　　主要內容如下：</b></p><p>　?、?根據矩陣式鍵盤的特點，進行鍵盤控制系統的整體研究與設計；</p&g

24、t;<p>　?、?LED實時顯示按鍵信息（顯示按鍵的坐標）；</p><p>　?、?采用軟件編程的方法實現按鍵信息的提取和顯示。</p><p>　　第三節 系統主要硬件電路設計</p><p>　　3.1 單片機控制系統原理</p><p>　　圖3-1 單片機控制系統原理框圖 </p><p&

25、gt;<b>　　單片機主機系統電路</b></p><p>　　AT89C51單片機是51系列單片機的一個成員，是8051單片機的簡化版。內部自帶2K字節可編程FLASH存儲器的低電壓、高性能COMS八位微處理器，與Intel MCS-51系列單片機的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU和閃速存儲器結合在單個芯片中，因此，AT89C2051構成的單片機系統是具有結構最簡單、造價最低

26、廉、效率最高的微控制系統，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節省了成本，提高了系統的性價比。</p><p>　　圖3-2 仿真原理圖</p><p>　　3.3 矩陣式鍵盤電路</p><p>　　AT89C51單片機的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0－P1.3作輸入線，以P1.4－P1.7作輸出線；P1口輸出按鍵信息，在數碼管

27、上顯示每個按鍵的“0－F”序號。實際電路圖連接如圖2-4所示。</p><p>　　圖3-3 矩陣式鍵盤電路</p><p>　　3.4 譯碼顯示電路</p><p>　　譯碼電路中常用的顯示器有LED（數碼管）和LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器都具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優點。</p><p>　　本系統輸出結果選用2個LE

28、D顯示。數碼管有共陰共陽之分，本系統采用8段共陽型LED，其原理圖如圖3-5所示。</p><p>　　數碼管內部有8個發光二極管，公共端由8個發光二極管的陰極并接而成，正常顯示時公共端接低電平(GND)，各發光二極管是否點亮取決于a-dp各引腳上是否是高電平。</p><p>　　LED數碼管的外形結構如圖3-4，外部有10個引腳，其中3, 8腳為公共端也稱位選端，其余8個引腳稱為段選端

29、，當要使某一位數碼管顯示某一數字((0-9中的一個)必須在這個數碼管的段選端加上與數字顯示數字對應的8位段選碼(也稱字形碼)，在位選端加上低電平即可。</p><p>　　由于系統要顯示的內容比較簡單，顯示量不多，所以選用數碼管既方便又經濟。LED有共陰極和共陽極兩種。如圖3-4所示。</p><p>　　二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發光二極管的陽極連接在一起，

30、接入+5V的電壓。一位顯示器由8個發光二極管組成，其中7個發光二極管構成字型“8”的各個筆劃（段）a～g，另一個小數點為dp發光二極管。當在某段發光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。</p><p>　　符號和引腳 共陽極 共陰極</p><p>　　圖3-4 LED數碼管結構

31、</p><p>　　圖3-5 譯碼顯示電路</p><p>　　當無按鍵閉合時，P1.0--P1.3與P1.4--P1.7之間開路。當有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條I/O口線之間短路。</p><p>　　判斷有無按鍵按下的方法是：</p><p>　　第一步，置列線P1.0 --P1.3為輸入狀態，從行線P1.4--P1.7輸出低電平

32、，讀入列線數據，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。</p><p>　　第二步，行線輪流輸出低電平，從列線P1.0--P1.3讀入數據，若有某一列為低電平，則對應行線上有鍵按下。</p><p>　　綜合一二兩步的結果，可確定按鍵編號。</p><p>　　但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續

33、多次進行同樣的鍵操作。</p><p>　　由于本顯示電路功能簡單，為使編程簡單，采用直接輸出模式，即把P2.0－P2.6端口用8芯排線連接到數碼顯示模塊區域中的a－g端口上，要求：P2.0對應著a，P2.1對應著b，……，P2.6對應著g。將行列分別送到兩個數碼管，顯示按鍵的坐標。</p><p>　　第四節 系統的軟件設計</p><p><b>　　

34、4.1 軟件流程圖</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y </b></p><p>

35、　　圖3-1 軟件設計流程圖</p><p>　　4．2 系統程序設計</p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char //宏的定義變量類型 uchar 代替 unsigned char</p><p>　　#define uint un

36、signed int //宏的定義變量類型 uint 代替 unsigned int</p><p>　　uchar dis_buf,dis_buf1; //顯示緩存</p><p>　　uchar temp;</p><p>　　uchar l,h; //鍵順序嗎</p><p>

37、;　　void delay0(uchar x); //x*0.14MS</p><p>　　// 此表為 LED 的字模 </p><p>　　0 12 3 4 56 78 9 a b cd e f</p><p>　　unsigned char code LED7Code[

38、] = {~0x3F,~0x06,~0x5B,~0x4F,~0x66,~0x6D,~0x7D,~0x07,~0x7F,~0x6F,~0x77,~0x7C,~0x39,~0x5E,~0x79,~0x71};</p><p>　　/*************************************************************</p><p>　　*

39、 *</p><p>　　* 延時子程序 *</p><p>　　* *</p

40、><p>　　*************************************************************/</p><p>　　void delay(uchar x)</p><p>　　{ uchar j;</p><p>　　while((x--)!=0) //CPU執行x*12次,x=10</p&g

41、t;<p>　　{ for(j=0;j<125;j++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************

42、**********************************</p><p>　　* *</p><p>　　* 鍵掃描子程序 (4*3 的矩陣) P1.4 P1.5 P1.6 P1.7為行 *</p><p>　　*

43、 P1.1 P1.2 P1.3為列 *</p><p>　　* *</p><p>　　*************************************************************/</p><p>　　void keyscan(

44、void)</p><p>　　{ temp = 0;</p><p>　　P1=0xF0; //高四位輸入 行為高電平 列為低電</p><p>　　delay(1); //延時</p><p>　　temp=P1; //讀P1口 </p><

45、p>　　temp=temp&0xF0;</p><p><b>　　//屏蔽低四位</b></p><p>　　temp=~((temp>>4)|0xF0); </p><p>　　if(temp==1) // p1.4 被拉低</p><p><b>　　h=1;</

46、b></p><p>　　else if(temp==2) // p1.5 被拉低</p><p><b>　　h=2;</b></p><p>　　else if(temp==4) // p1.6 被拉低</p><p><b>　　h=3;</b></p><p

47、>　　else if(temp==8) // p1.7 被拉低</p><p><b>　　h=4;</b></p><p>　　dis_buf = h;</p><p>　　dis_buf = dis_buf & 0x0f;</p><p><b>　　// else</b>&l

48、t;/p><p>　　// key=16;</p><p>　　P1=0x0F; //低四位輸入 列為高電平 行為低電平</p><p>　　delay(1); //延時</p><p>　　temp=P1; //讀P1口 </p><p>　　temp

49、=temp&0x0F;</p><p>　　temp=~(temp|0xF0);</p><p>　　if(temp==1) //p1.0 被拉低</p><p><b>　　l=1;</b></p><p>　　else if(temp==2) //p1.1 被拉低</p>

50、;<p><b>　　l=2;</b></p><p>　　else if(temp==4) //p1.2 被拉低</p><p><b>　　l=3;</b></p><p>　　else if(temp==8)//p1.3 被拉低</p><p><b>　　l

51、=4;</b></p><p><b>　　//else</b></p><p>　　// key=16; </p><p>　　dis_buf1= l; //鍵值入顯示緩存</p><p>　　dis_buf1= dis_buf1 & 0x0f;</p><p><

52、b>　　}</b></p><p>　　/*************************************************************</p><p>　　* *</p><p>　　*判斷鍵是否按下

53、 *</p><p>　　* *</p><p>　　*************************************************************/</p&

54、gt;<p>　　void keydown(void)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　P2=0xF0; </b></p><p><b>　　P3=0xf0;</b></p><p>　　//將高4位全部置1 低四位全部

55、置0</p><p>　　if(P1!=0xF0) //判斷按鍵是否按下 如果按鈕按下 會拉低P1其中的一個端口</p><p><b>　　{</b></p><p>　　keyscan(); //調用按鍵掃描程序</p><p><b>　　}</b></p><p>

56、;<b>　　}</b></p><p>　　/*************************************************************</p><p>　　* *</p><p>　　* 主程

57、序 *</p><p>　　* *</p><p>　　*********************************************************

58、****/ </p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=0xFF; //置P0口</p><p><b>　　P2=0xFF; </b></p><

59、;p><b>　　P3=0xff;</b></p><p><b>　　//置P1口 </b></p><p>　　delay(10); //延時</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>

60、　　{ </b></p><p>　　keydown(); //調用按鍵判斷檢測程序</p><p>　　P2 = LED7Code[dis_buf%16]&0x7f; </p><p>　　P3= LED7Code[dis_buf1%16]&0x7f; //LED7 0x7f為小數點 共陰和共陽此處也是不一樣; %16表

61、示輸出16進制</p><p>　　delay(150);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　第五節 課程設計心得體會</p><p>　　通過此次的單片機課程設計，我不僅加深了對單片機理論的理解，深刻懂

62、得了要不斷地時間才能掌握知識，而且還學會了如何去加強鍛煉創新精神，從而不斷地戰勝自己，超越自己。</p><p>　　創新，是要我們將理論很好地聯系實際，并不斷地去開動自己的腦子，從為先到并做到別人沒想到沒做到的事，不斷地超越別人，超越自己；同時，更重要的是，在這一設計過程中，我懂得了堅持不懈，不輕易言棄是每個理工科學子應具備的良好素質。設計過程，也好比是我們的成長的歷程，常有一些不如意的事情發生，這就對我們提出

63、了挑戰。只要自己堅持，堅持，再堅持，再苦再累也值得。 機遇青睞有準備的人。這個設計過程中，我遇到過許多的考驗，給整個設計帶來的困擾，真想要就此放棄，然而，我還是挺了過來，</p><p>　　回頭想想這個設計的過程，我明白了，原來結果并不是那么得重要，我們更應該注重的是過程。</p><p>　　系統以單片機AT89C51為核心部件，單片機系統完成對按鍵信號識別、檢測、處理、顯示等

64、功能，用Protel軟件繪制電路原理圖，利用MCS-51匯編語言編制程序。</p><p>　　這個系統設計能讓我們更好地去認識和使用單片機，矩陣式鍵盤，節約I/O口資源，引腳分配，實時顯示，芯片應用，編程實踐，還有諸如此類的優點。</p><p>　　然而由于時間有點緊張，本來想設計一個數碼管動態掃描電路，或者用液晶屏顯示的電路來顯示按鍵信息，這樣更加清晰，而且還可以顯示其他的東西，比如